JPH06193968A - ガス湯沸器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 出湯開始時には早い出湯温度の立ち上がりが
得られることはもとより、湯水混合時にも短時間で設定
温度の出湯が可能としたガス湯沸器を提供すること。 【構成】 熱交換器４に接続される給水路６を流れる冷
水の入水量および入水温に応じて主バーナ１の給ガス路
２を流れるガス供給量を制御し、熱交換器４に接続され
る出湯路３０を流れる高温湯に冷水を混合することによ
り得られた混合湯の温度を検知して高温湯の湯量とこの
高温湯に混合される冷水量とを反比例的に増減させて、
湯水混合比を設定温度となるように調整するようにし、
その高温湯量の変更に伴ない主バーナ１のガス供給量を
調節するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、瞬間ガス湯沸器等の
ガス湯沸器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガス湯沸器は、その給湯温度を制
御する手段として、たとえば、図３及び図４に示したフ
ィードバック制御によるもの、又は図５及び図６に示し
たフィードバック制御にフィードフォワード制御を加味
したものがある。図３に示したフィードバック制御のガ
ス湯沸器は、主バーナ１´、熱交換器４´、入水路６
´、内胴７´、ガス比例弁８´、給水路１０´に設けた
給湯温度検出用サーミスター９´、コントローラー１１
´、リモートコントローラー（リモコン）１２´からな
り、図４のフローチャートで示したように、リモコン１
２´で給湯温度を設定すると、熱交換器４´からの給湯
温度を給湯温度検出用サーミスター９´で検出し、コン
トローラ１１´で温度比較して設定温度より高い時はガ
ス比例弁８´の開度を絞ってガス量を減じ、設定温度よ
り低い時はガス比例弁８´の開度を広げてガス量を増す
ことにより設定温度の湯を給湯するものである。

【０００３】また、図５に示したフィードバック制御に
フィードフォワード制御を加味したガス湯沸器は、入水
路６´に設けた入水量検出用センサー１３´、入水温度
検出用サーミスター１４´、および図３のものと同一の
構成のもの（同一部分に同一符号を付した）からなり、
図６のフローチャートで示したように、リモコン１２´
で給湯温度を設定すると、熱交換器４´への入水温度を
入水量検出センサー１３´と入水温度検出用サーミスタ
ー１４´でそれぞれ検出してコントローラ１１´で必要
ガス量を演算し算出ガス量を主バーナ１´に供給し、そ
の給湯温度を給湯温度検出用サーミスター９´で検出
し、コントローラー１１´で温度比較して設定温度より
高い時はガス比例弁８´の開度を絞ってガス量を減じ、
設定温度より低い時はガス比例弁８´の開度を広げてガ
ス量を増すことにより設定温度の湯を給湯するものであ
る。

【０００４】また例えば、特開昭５８−２０５０４３号
公報に示されるように、熱交換器の出口温度に応じて主
バーナへのガス供給量を制御（いわゆるフィードバック
制御）し、高温湯と冷水とをオートミキサーにより混合
して混合湯を得るものであるが、この混合湯温を検知し
ながら湯水混合比を調節すると共に、これを主バーナの
加熱にフィードバックし、ガス燃焼を制御するものであ
る。

【０００５】さらに、特開昭５８−２１７１４８号公報
に示されているものがあり、これは高温出湯と適温出湯
とが選択的に、あるいは、双方同時に出湯できるもので
あって、バーナへのガス供給量は湯沸器へ供給される水
の温度、すなわち、入水温度と、給水流量と、設定出湯
温度の３つの要素により演算して決定され、かつ、冷水
側の流量のみの調整により適温水の温度制御を行う構造
となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３及び図４に示され
ているフィードバック制御によるものは、給湯量の変更
及び設定温度の変更時に給湯温度と設定温度の誤差量に
応じガス比例弁でガス量を増減させるが、熱交換器の保
有熱量があることからガス量を増減しても速やかに給湯
温度の変化としてあらわれない。したがって、給湯量の
変更及び湯温の変更（調節）時に大きな温度変動がとも
ない安定するまでに長い時間が掛かるために著しく使い
勝手が悪い欠点があった。また、図５及び図６に示され
ているフィードバック制御にフィードフォワード制御を
加味したものにあっては、前記欠点はかなり解消される
が終局的にはフィードバック制御による温度補正がとも
なうため応答遅れが生じ、安定した温度の湯が常時得ら
れない欠点があった。

【０００７】また特開昭５８−２０５０４３号公報のも
のによれば、出湯開始時にはフィードバック制御により
熱交換器の出湯側の温度を制御するものであるから、そ
の出湯側温度がハンチング現象を起こし、そのハンチン
グを防ごうとすると出湯温度の立ち上がりを抑制せざる
を得ず、そのために所期の出湯温度が得られるまでに時
間が掛かるという問題があるし、また湯水混合時にも既
述のように熱交換器の熱容量の影響で熱交換器の出湯温
度がハンチングしてしまい不安定となり、従って湯水の
混合制御も安定せず難しくなり、安定した出湯温度が得
られるまでに時間を要することになるという問題も生じ
る。

【０００８】さらに特開昭５８−２１７１４８号公報の
ものでは、出湯開始時に高温湯側流量が絞られないため
に熱交換器に多量の水が流れて出湯温度の立ち上がりが
悪く、また湯水混合時もその湯水混合比を冷水側流量だ
けで行なうものであるから水側の変化に対して湯量の変
化が少なく、そのためにフィードフォワード制御におけ
る熱交換器への入水量の変化が十分に得られず、やはり
安定した湯水混合比が短時間では得られないという問題
がある。

【０００９】この発明は、出湯開始時には早い出湯温度
の立ち上がりが得られることはもとより、湯水混合時に
も短時間で設定温度の出湯が可能としたガス湯沸器を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明のガス湯沸器は、熱交換器に接続される給水
路を流れる冷水の入水量および入水温に応じて主バーナ
の給ガス路を流れるガス供給量を制御するフィードフォ
ワード加熱制御手段と、前記熱交換器に接続される出湯
路を流れる高温湯に冷水を混合する湯水混合手段と、前
記湯水混合手段により得られた混合湯の温度検出手段
と、前記混合湯温検出手段からの検出信号に基づいて前
記出湯路を流れる高温湯の湯量とこの高温湯に混合され
る冷水量とを反比例的に増減させて湯水混合比を設定温
度となるように調整する湯水混合比調整手段と、前記湯
水混合比調整手段により調整された湯水混合比における
高温湯量の変更に伴ない前記フィードフォワード加熱制
御手段における前記主バーナのガス供給量を調節するフ
ィードバック加熱制御手段とを備えることを要旨とする
ものである。

【００１１】

【作用】この発明のガス湯沸器は上記構成としたから、
出湯開始時には、フィードフォワード加熱制御手段によ
り給水路を流れる入水量及び入水温に応じた主バーナの
ガス供給量が制御されることにより速やかに所定温度の
高温湯が熱交換器の出口側（出湯路側）に得られる。

【００１２】そして湯水混合時には、その出湯路を流れ
る高温湯と冷水との混合湯の温度が混合湯温検出手段に
より検出されると、その検出信号に基づいて出湯路を流
れる高温湯とこれに混合される冷水との混合比が設定温
度になるように湯水混合比調整手段により制御される。
そのときにこの湯水混合比調整手段による制御では、そ
の高温湯と冷水との混合比が高温湯の湯量と混合冷水量
とを反比例的に増減させるものであるから、例えば冷水
を増量させるときには高温湯を反比例的に減量させ、逆
に冷水を減量させるときには高温湯をやはり反比例的に
増量させることになる。

【００１３】その結果出湯路を流れる高温湯量つまり熱
交換器を流れる流量は増減変化するが、その増減変化は
速やかにフィードバック加熱制御手段によりフィードフ
ォワード加熱制御手段へフィードバックされ、給水路を
流れる冷水量の変化に対応して給ガス路のガス供給量が
調節される。したがって熱交換器の出側（出湯路側）の
高温湯の温度は所定温度（設定温度）の一定に保たれ、
あるいは到達する。そして常に安定した出湯温度の湯が
得られることになる。

【００１４】

【実施例】以下この発明によるガス湯沸器の一実施例を
図面に基づき説明する。図１において、Ａは主バーナ１
を入水量及び入水温に応じたガス供給量に制御して燃焼
させるための自動制御装置で、たとえば、主バーナ１へ
のガス通路２に備えた水圧自動ガス弁３が熱交換器４へ
の入水圧に応動するダイヤフラム５と連動して主バーナ
１への供給ガス量を熱交換器４への入水量と比例的に自
動制御する構造の水圧応動装置と、ダイヤフラム室１７
の一次室１７ａとベンチュリ部２３の前流側を連通する
流水通路内に装備した水温応動弁２２により入水温度に
応じ通過水量と主バーナ１への供給ガス量の関係を自動
制御する水温応動装置とからなり、該自動制御装置Ａは
熱交換器４の前流側の給水路６に設置されて出湯設定温
度に関係なく入水量、入水温に応じて比例弁の開度を制
御し、熱交換器の下流側から一定温度の高温湯の送出を
可能とした定温湯送出部を構成している。

【００１５】この自動制御装置Ａの水圧応動装置と水温
応動装置の具体的構造を説明すると、水圧応動装置は、
主バーナ１へのガス通路２に設けた弁室１５に水圧自動
ガス弁３をその弁シート１６に対向して装備し、該水圧
自動ガス弁３を給水路６に設けたダイヤフラム室１７に
張設せるダイヤフラム５の二次室１７ｂ側に弁軸１８を
介して連設し、かつ、ダイヤフラム５の一次室１７ａ側
にはベンチュリ部２３への通路２５とバランス弁１９を
介してベンチュリ部２３の後流側と連通するバイパス通
路２０を設け、さらに、水圧自動ガス弁３を発条２１に
より閉止方向に付勢せしめて水圧自動ガス弁３がダイヤ
フラム５を介して熱交換器４への入水圧に応動すること
で、主バーナ１への供給ガス量を熱交換器４への入水量
と比例的に自動制御するようになっている。

【００１６】なお、２３は上記水圧応動装置の下流側の
給水路６に設けたベンチュリー部であり、ダイヤフラム
室１７の二次室１７ｂと連通され、給水量に応じた差圧
を発生しダイヤフラム５を介して水圧自動ガス弁３を制
御している。２４はガス導入管、２ａはガスノズルであ
る。

【００１７】また、水温応動装置は、ダイヤフラム室１
７の一次室１７ａとベンチュリ部２３の前流側を連通す
る流水通路内に水温応動弁２２を挿入して設置し、該水
温応動弁２２により入水温度に応じ通過水量と主バーナ
１への供給ガス量の関係を自動制御することで、入水温
度の変化に対しても主バーナ１への供給ガス量が補正さ
れて精度のよい制御が円滑に行えるようになっている。

【００１８】Ｂは熱交換器４で予め作られた高温の一定
温度の湯を給水路６から分岐して導かれた冷水と混合し
その混合比を混合された湯温を検出してモータ弁により
設定の給湯温度に自動制御する湯水混合装置（オートミ
キサー）で、熱交換器４の後流側の給湯路３０に設置さ
れて高温湯と冷水との混合比の制御が応答遅れなくでき
るようになした混合比制御部を構成している。

【００１９】この湯水混合装置Ｂの具体的構造は、弁軸
２６の一端に一定の間隔を存して備えた湯側制御弁２７
と水側制御弁２８からなる混合弁を混合室２９内に進退
移動自由に挿入し、熱交換器４からの給湯路３０の出口
に設けた湯側弁シート３１に湯側制御弁２７を、また、
給水路６から分岐して混合室２９に接続したミキサー用
給水路３２の出口に設けた水側弁シート３３には水側制
御弁２８をそれぞれ接離可能に対向して設け、かつ、弁
軸２６の他端はサーボモータＭのモータ軸に一体に連結
し、サーボモータＭを所要の角度まで正逆回転駆動する
ことで、弁軸２６に刻設せるねじ部（図示せず）によっ
て弁軸２６を進退させ、前記湯側制御弁２７と水側制御
弁２８をそれぞれの弁シート３１，３３に接離させて互
いに逆方向にそれぞれの開度を変化調節できるようにな
している。

【００２０】また、混合室２９から導出した給湯管３４
には給湯温度検知用サーミスター３５を設け、該サーミ
スター３５をコントローラー３６に接続して給湯管３４
内を流れる給湯温度を検出してコントローラー３６に入
力し、かつ、サーボモータＭは前記サーミスター３５か
らの信号に基づくコントローラー３６からの指令で回転
駆動制御されるようになっている。さらに、コントロー
ラ３６はリモートコントローラー（リモコン）１２で操
作できるようになっている。なお、図１において７は内
胴である。

【００２１】上記構成において、熱交換器４の前流側の
入水路６に設置した水圧応動装置と水温応動装置からな
る自動制御装置Ａと、熱交換器４の後流側の給湯路３０
に設置したモータ駆動による湯水混合装置Ｂとの組合わ
せにより、図２のフローチャートに示したように、ステ
ップ１０１でリモコン１２により給湯温度を設定する
と、ステップ１０２で自動制御装置Ａにより出湯設定温
度に関係なく熱交換器４への入水量及び入水温に応じた
供給ガス量に自動制御して主バーナ１を燃焼させ、ステ
ップ１０３で熱交換器４により高温の一定温度の湯を予
め作り，ステップ１０４で熱交換器４の下流側から送出
される高温の湯を給水混合装置Ｂへ給湯路３０を介して
導き、給水路６からミキサー用給水路３２を介して供給
される冷水とを混合室２９で混合し、給湯管３４から混
合された湯を送出するものであるが、給湯管３４を流れ
る給湯温度をステップ１０５で給湯温度検知用サーミス
ター３５で検出してコントローラー３６に入力すると、
ステップ１０６でコントローラー３６により該給湯温度
と設定の給湯温度とを比較し、給湯温度が設定の給湯温
度より高い時は高温の湯を減じ冷水を増し、また、給湯
温度が設定の給湯温度より低い時は高温の湯を増し冷水
を減ずるよう湯水混合装置Ｂの湯側制御弁２７，水側制
御弁２８をコントローラ３６からの指令でサーボモータ
Ｍを駆動制御して作動し、高温の湯と冷水との混合比を
設定の給湯温度になるように自動制御し、ステップ１０
７で設定の給湯温度の湯を給湯管３４から給湯せしめる
ものである。

【００２２】そして給湯器６を流れる高温湯の流量の増
減に連動して給水路６のダイヤフラム５により流水量が
感知され、水圧自動ガス弁３を介して主バーナ１のガス
通路２を流れるガス供給量が所期量に変更される。例え
ば給湯路３０を流れる高温湯の流量が増す場合には給水
路６の流水量が増し、それと同時に主バーナ１へのガス
供給量も増す。そしてその結果給水路６を流れる冷水量
に応じたガス加熱がなされ、熱交換器４の出側の給湯路
３０を流れる高温湯の湯温が所期の設定温度にまで速や
かに達成される。

【００２３】また逆に、例えば給湯路３０を流れる高温
湯の流量が減る場合には給水路６の流水量が減り、それ
と同時に主バーナ１へのガス供給量も減る。そしてその
結果やはり給水路６を流れる冷水量に応じたガス加熱が
なされ、熱交換器４の出側の給湯路３０を流れる高温湯
の湯温が所期の設定温度にまで速やかに達成される。

【００２４】かくして本発明によれば、出湯開始時に
は、フィードフォワード制御により熱交換器４の出湯側
の温度が早く立ち上げられ、所期の設定温度の高温湯が
速やかに得られる。この点従来のフィードバック制御の
ように、熱交換器４の出湯側温度がハンチング現象を起
こし、このハンチングを防ごうとして出湯温度の立ち上
がりが遅くなることにより所期の出湯温度が得られるま
でに時間が掛かるという問題は解消される。

【００２５】また、既述の特開昭５８−２１７１４８号
公報に示されるように湯水混合比を冷水側流量だけで変
えるものとの比較でも、本発明では高温湯側の流量が絞
られるために出湯温度の立ち上がりが早く、速やかに所
期の出湯温度が得られるものである。

【００２６】また、湯水混合時にも、本発明によれば、
湯水混合弁（湯側制御弁２７および水側制御弁２８）の
弁動作に対して熱交換器４を流れる流水量が素早く変化
し、これに伴なってやはり主バーナ１へのガス量が素早
く変化する。これは、この流水量と主バーナ１の加熱と
がフィードフォワード制御によりなされているからであ
り、このために熱交換器４の出口側温度は素早く所期温
度になり、しかもその出口側温度はハンチングすること
もなく安定したものとなる。この結果、安定した高温湯
と冷水との混合制御が容易となり、短時間で設定温度に
て安定して出湯ができることになる。この点についても
従来のフィードバック制御のもののように、熱交換器の
熱容量の影響で出湯温度がハンチングして不安定とな
り、湯水の混合制御が安定せず難しくなって、安定した
出湯温度が得られるまでに時間が掛かるといった問題も
生じない。

【００２７】さらに既述の、湯水混合比を冷水側流量だ
けで行なう特開昭５８−２１７１４８号公報のものとの
比較でも、本発明によれば、水側の変化に対して湯量が
反比例的に適格に変化するためにフィードフォワード制
御における入水量の変化が十分に得られ、やはり安定し
た湯水混合比が短時間では得られる点で本発明はこれと
の比較でも優れていると言える。

【００２８】尚、本発明は上記実施例に何ら限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の
設計変更は可能である。例えば、上記実施例では湯水混
合装置Ｂの湯側制御弁２７と水側制御弁２８とを一体的
に設けた軸弁２６をサーボモータＭに連繋し、このサー
ボモータＭの駆動により両制御弁２７，２８を作動させ
るようにしたが、両制御弁を別々に設けてそれぞれを個
々に反比例的増減制御するようにしてもよく、また必ず
しもその弁作動をモータに依らずとも、各種の電気的・
機械的機構によっても達成されるものである。

【００２９】また上記実施例では、給水路６の冷水量と
主バーナ１のガス量とを水圧自動ガス弁３により連動的
に制御するものであるが、これも例えば給水路に流水量
センサを設け、これの検知信号によりガス開閉調整弁を
比例的に制御するものであっても同様の効果が達成され
る。

【００３０】さらに本発明は、従来のフィードバック制
御にフィードフォワード制御を加味したガス湯沸器にも
当然に適用されるもので、要はフィードフォワード制御
を備えたガス湯沸器に湯水混合装置を備えたものにおい
て、その混合比を変えたときに如何に迅速にフィードフ
ォワード制御にフィードバックさせてガス燃焼制御を安
定させるかに本発明の趣旨が存するものである。

【００３１】

【発明の効果】この発明は以上説明したように、出湯開
始時にはフィードフォワード制御により、流水量に応じ
たガス加熱により早い出湯温度の立ち上がりが得られる
ことはもとより、湯水混合時にも湯水量の反比例的な制
御により、速やかに設定温度に調節でき、かつこれを流
水量の変化に応じたガス加熱へのフィードバック制御を
行なうことにより短時間での安定した設定温度の出湯が
得られるものである。したがってこのガス湯沸器は、需
要者にとってきわめて使い勝手の良いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるガス湯沸器の一実施例を示した
概略構成図である。

【図２】その作動状態のフローチャートである。

【図３】従来例の概略構成図である。

【図４】その作動状態のフローチャートである。

【図５】異なる従来例の概略構成図である。

【図６】その作動状態のフローチャートである。

【符号の説明】

Ａ 自動制御装置 １ 主バーナ ３ 水圧自動ガス弁 ４ 熱交換器 ５ ダイヤフラム ６ 給水路 １３ 湯水混合装置 ２２ 水温応動弁 ２９ 混合室 ３０ 給湯路 ３２ ミキサー用給水路 ３４ 給湯管 ３５ 給湯温度検知用サーミスタ ３６ コントローラ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換器に接続される給水路を流れる冷
   水の入水量および入水温に応じて主バーナの給ガス路を
   流れるガス供給量を制御するフィードフォワード加熱制
   御手段と、前記熱交換器に接続される出湯路を流れる高
   温湯に冷水を混合する湯水混合手段と、前記湯水混合手
   段により得られた混合湯の温度検出手段と、前記混合湯
   温検出手段からの検出信号に基づいて前記出湯路を流れ
   る高温湯の湯量とこの高温湯に混合される冷水量とを反
   比例的に増減させて湯水混合比を設定温度となるように
   調整する湯水混合比調整手段と、前記湯水混合比調整手
   段により調整された湯水混合比における高温湯量の変更
   に伴ない前記フィードフォワード加熱制御手段における
   前記主バーナのガス供給量を調節するフィードバック加
   熱制御手段とを備えることを特徴とするガス湯沸器。